耐寒植物根部导热系数测定

采用KD2 Pro热特性分析仪测定不同温度下耐冬(Common camellia)和樱花树(Flowering cherry)两种植物根部的导热系数,并得到不同温度范围内根部导热系数与温度间的近似关系式。通过对比分析导热系数曲线得出结论:耐寒植物根部的导热系数在0℃以上随温度的升高变化不大,在0℃以下随温度的降低而迅速升高;非耐寒植物根部的导热系数,随温度的升高变化不大,在一个很小的范围内上下波动;环境温度在10℃以下,耐寒植物根部的导热系数都大于非耐寒植物根部的导热系数。     

小麦导热系数的测定

采用热线法测定了小麦的导热系数.在室温条件下(24℃),水分含量在7.90%~20.42%时,小麦导热系数为0.134 0~0.165 6 W/(m.℃),与水分呈正线性相关;温度在5.88~32.88℃,小麦导热系数为0.133 6~0.165 0 W/(m.℃),导热系数随温度上升而上升;不同品种小麦的导热系数也不相同,但变化范围不大.     

含相变储能材料石膏板的物理力学及热工性能

为优化掺加相变储能材料(CPCM)的石膏板性能,针对实际应用环境条件,通过正交试验研究了温度、湿度等外界条件的变化对掺加CPCM石膏板的物理力学性能及热工性能的影响．结果表明,试件的抗压强度和抗折强度随着CPCM掺量的增大而降低;随钢纤维掺量或含水率的增大而增加．在不同的温度条件下,各影响因素的变化对导热系数变化的影响主次顺序不同．石膏板内部相对湿度及钢纤维掺量的增加有利于提高其导热系数,而CPCM掺量的增加会降低其导热系数．石膏板的导热系数随着板体初始温度的变化而改变,在CPCM相变温度区间的石膏板导热系数最大．     

纤维体积分数对单向C/C复合材料导热系数的影响

采用无维布叠层的方式获得不同纤维体积分数的单向长炭纤维预制体,以化学气相渗透(CVI)增密技术制备了单向C/C复合材料.讨论了C/C复合材料的导热机理以及纤维体积分数对单向C/C复合材料导热系数的影响.研究表明,材料沿纤维方向的导热系数约为垂直纤维方向的10倍;材料沿纤维方向的导热系数在不同热处理温度下都随纤维体积分数的增加而增加,而材料垂直纤维方向的导热系数在低热处理温度下随纤维体积分数的提高而略增,但在高热处理温度下随纤维体积分数的提高先增加再降低.     

粉质黏土导热系数变化规律及模型预测

为了研究与电缆载流量相关的土体导热系数,以上海奉贤区某施工现场粉质黏土研究对象,使用KD2 Pro型热特性分析仪,采用热线法测定较广温度范围(5～90℃)和含水率范围内(干燥～饱和状态)重塑土样的导热系数变化,并运用修正的颗粒间接触传热(IPCHT)导热系数模型对试验结果进行了预测分析.结果表明:非饱和上海黏土在较低温度下(≤60℃)的导热系数随其含水率增加的变化幅度相对较小;较高温度下(60℃)土样含水率对导热系数的影响较为显著.而对于饱和土样,其导热系数对温度的变化不太敏感.低于90℃时IPCHT模型预测非饱和黏土土样的导热系数效果比较理想,90℃时该模型的预测值和实际值有偏差,经传质增强因子修正后符合工程要求,但对饱和上海黏土导热系数的预测结果偏差较大.研究结果有助于进一步建立饱和上海黏土导热系数模型与电缆载流量的有限元模型.     

岩土体导热系数研究进展

岩土体导热系数在与地热有关的地质基础研究和生产应用中有重要作用。首先介绍了导热系数的概念,然后分析了导热系数的受控因素,最后探讨了导热系数的测定方法。导热系数的受控因素包括地层岩性、孔隙率、含水率、温度以及各向异性。导热系数随地层岩性从大到小排列为海相碳酸盐岩、陆相碎屑岩、火成岩,变质岩导热系数与母岩和变质程度有关;同种岩层的导热系数随沉积过程延续或深度增加而增大;含水率对软弱岩石的导热系数影响较大,导热系数随含水率增大而增大,对孔隙度较大的岩层需进行饱水校正;不同岩性的导热系数随温度的变化较复杂,在应用中需结合实际地层考虑;由于结构面的存在,岩体的导热系数存在各向异性。导热系数的测定方法包括现场测试法、室内测试法、组分类型辨别法以及利用P波速度估算等。利用现场数据求解导热系数时常使用线热源模型和柱热源模型;室内测试法包括稳态测试法和非稳态测试法,分别应用于中低导热系数材料和高导热系数材料;对于组分类型辨别法,平行板式相分布的物体导热系数是各向不等的,热传导方向与平行板平面平行和垂直时分别具有最小和最大总体导热系数;对地下无法直接测量的地质单元,可利用P波速度估算导热系数。要得到准确的导热系数,须基于岩土体的导热系数范围和样品特征选取正确的测定方法。     

复合墙体中相变层相对导热系数计算方法

目前相变材料已初步进入工程应用阶段,由于传热过程受比热、导热系数变化及相变作用的影响,相变材料不能像普通材料一样利用导热系数进行材料比选,其热工设计指标的选择具有一定的困难.为此,提出相对导热系数作为相变材料比选的热物性指标,并给出相应的计算方法用以指导相变墙体的热工设计.在一定环境条件下与定物性材料导热能力相同的导热系数定义为相变应用周期内相变材料的相对导热系数.根据此方法计算得到中国不同地区复合墙体相变层的相对导热系数,通过该参数直观地反映出相变材料层全年的动态传热特性,从而对相变材料在不同地区建筑中的应用效果进行评估.通过将不同相变层的相对导热系数进行对比,得出不同相变材料在建筑中的应用效果差异较大.本文提出的相对导热系数能够为不同环境条件下相变材料的优选进行有效指导.     

沥青混合料导热系数测试及其影响因素分析

由于沥青混合料为多相体,其热物理特性参数的测试较为困难.随着对抗车辙等沥青混合料高温特性研究的深入,发现针对沥青混合料导热系数等热物理参数测试方法相关研究很少.基于瞬态热线法,采用TC3000导热系数仪,针对四种典型沥青混合料进行导热系数测试.试验结果分析发现就内部组成因素而言,沥青混合料导热系数随着空隙率增大而减小,随4.75 mm以下细集料通过率增大而减小,随沥青用量增大而减小,但其减小不显著.另一方面,在外部环境变化时,混合料导热系数随温度增加有先减小后增大的趋势,浸水时较干燥时导热系数也提高,压力水平变化对导热系数测试结果影响不大.     

用瞬态平面热源法测定花生油的导热系数

利用瞬态平面热源法测量花生油在30²40℃下的导热系数,主要探讨了温度、测试时间、加热功率等参数对花生油导热系数的影响.结果表明:在低温和高温段,其导热系数随着温度升高而非线性增大;为使测量结果可靠,需设置合适的试验参数,其导热系数随测试时间和加热功率增加而稍微增大;但是在高温下,如果测试时间和加热功率设置偏大,会导致花生油发生对流传热,使试验结果误差很大.     

纳米流体导热系数研究

用热丝法测量了分别由氧化铝纳米粉体和碳纳米管加入到多种基体液体中制备成的系列纳米流体的导热系数，研究了纳米流体导热系数相对增加量（增加率）与固相体积含量、基体流体导热系数以及粉体种类的关系。结果表明，纳米流体导热系数增加率随固相体积含量的增加几乎呈线性增大，并随基体流体导热系数的增大而减小，在相同条件下，含碳纳米管纳米流体的导热系数增加率大于含氧化铝纳米粉体纳米流体的导热系数增加率；纳米流体导热系数增加率远比现有理论（如H＆C模型）预测值大，受各种因素的影响表现出特异性。     

硅晶体热导率及点缺陷散射影响的分子动力学模拟

由于材料中存在的缺陷结构会对材料的导热性能造成影响,本文应用逆非平衡分子动力学方法对硅材料的热导率及空位缺陷、间隙原子两种点缺陷结构对材料热导率的影响进行模拟研究.模拟结果表明:由于点缺陷存在时声子与缺陷间的散射作用,材料热导率随两种点缺陷浓度的增加逐渐减小,低缺陷浓度使得材料热导率有更大幅度的降低,随缺陷浓度增加,热导率降低的幅度逐渐平缓;当材料中存在相对较高缺陷浓度时,温度对热导率不再具有显著影响.通过对热阻的分析得出,各温度下含两种点缺陷结构时的相对热阻增量均与所考虑的点缺陷浓度呈线性关系.进一步由此宏观量间的线性关系揭示出微观层面声子、缺陷散射的平均自由程与点缺陷浓度间的反比关系.以线性关系的斜率作为衡量点缺陷对材料热阻(热导率)影响程度大小的影响因子,两种点缺陷的影响因子均随温度的升高而降低,而间隙原子对材料热导率有相对更大的影响.     

早期混凝土热学参数优化及温度场精确模拟

早期混凝土温度场变化剧烈,其生热过程、导热性能都与水化过程密切相关。综合混凝土绝热温升方程、热学参数和边界条件三方面,进行了早龄期混凝土热学参数优化和温度场精确模拟的研究。在室内试验基础上,采用Python语言编写遗传算法程序,并将二次开发的ABAQUS温度场子程序嵌入到遗传算法中,进行了绝热温升方程的参数优化;考虑导热系数和比热变化,开发了基于水化度的热学参数子程序。采用优化后绝热温升方程对某工程实例进行了对比研究,结果表明：热学参数变化对早期混凝土的温度场分布有重要影响,考虑水化度热学参数变化的工况比不考虑该参数变化的工况,承台内部温度最高值增大7.28%,表面温度最高值增大14.30%,内外温差增大3.81%,内外温差值较高的范围也较大;研究成果能更为精确的预测结构早期应力和开裂。     

Constructal optimization of cylindrical heat sources with forced convection based on entransy dissipation rate minimization

Based on constructal theory and entransy theory,the optimal designs of constant-and variable-cross-sectional cylindrical heat sources are carried out by taking dimensionless equivalent resistance minimization as optimization objective.The effects of the cylindrical height,the cylindrical shape and the ratio of thermal conductivity of the fin to that of the heat source are analyzed.The results show that when the volume of the heat source is fixed,there exists an optimal ratio of the center-to-centre distance of the fin and the heat source to the cylinder radius which leads to the minimum dimensionless equivalent thermal resistance.With the increase in the height of the cylindrical heat source and the ratio of thermal conductivity,the minimum dimensionless equivalent thermal resistance decreases gradually.For the heat source model with inverted variable-cross-sectional cylinder,there exist an optimal ratio of the center-to-centre distance of the fin and the heat source to the cylinder radius and an optimal radius ratio of the smaller and bigger circles of the cylindrical fin which lead to a double minimum dimensionless equivalent thermal resistance.Therefore,the heat transfer performance of the cylindrical heat source is improved by adopting the cylindrical model with variable-cross-section.The optimal constructs of the cylindrical heat source based on the minimizations of dimensionless maximum thermal resistance and dimensionless equivalent thermal resistance are different.When the thermal security is ensured,the optimal construct of the cylindrical heat source based on minimum equivalent thermal resistance can provide a new alternative scheme for the practical design of heat source.The results obtained herein enrich the work of constructal theory and entransy theory in the optimal design field of the heat sources,and they can provide some guidelines for the designs of practical heat source systems.     

Hot-forging die cavity surface layer temperature gradient distribution and determinant

Based on the car front-wheel-hub forging forming process of numerical simulation, the temperature gradient expression of forging model cavity near the surface layer was got ten, which illustrates that the forging temperature gradient is related to forging die materials thermal conductivity, specific heat and impact speed, and the correlation coefficient is 0.97. Under the different thermal conductivity, heat capacity and forging speed, the temperature gradient was compared with each other. The paper obtained the relevant laws, which illustrates the temperature gradient relates to these three parameters in a sequence of thermal conductivity > impact speed> specific heat capacity. To reduce thermal stress in the near-surface layer of hot forging cavity, the material with greater thermal conductivity coefficient and specific heat capacity should be used.     

Prediction of the coupled heat radiation and conduction parameters and boundary condition using the unscented Kalman filter

The boundary emissivity, thermal conductivity, and boundary time-varying heat flux in the participating media are retrieved in this work. In the forward model, the coupled radiation-conduction heat transfer in the participating medium is resolved by the finite volume method combined with discrete ordinates method. The inverse model utilizes the temperature signals at the appropriate position of the medium as the known information and uses the unscented Kalman filter(UKF) as an optimization tool to reconstruct the boundary emissivity, thermal conductivity, and boundary time-varying heat flux. It is found that when the emissivity, thermal conductivity, and boundary time-varying heat flux are reconstructed simultaneously, only the temperature information of two locations is required. The influence of the measurement noise, sampling interval, absorption coefficient,process noise covariance, measurement noise covariance on the accuracy and stability of the retrieval results is investigated in detail. All the reconstruction results indicate that the UKF technique is effective and robust for estimating the photothermal parameters and boundary condition of the radiation-conduction heat transfer problems.     

Thermal performance analysis of non-uniform height rectangular fin based on constructal theory and entransy theory

A model of non-uniform height rectangular fin, in which the variation of base’s thickness and width are taken into account, is established in this paper. The dimensionless maximum thermal resistance (DMTR) and the dimensionless equivalent thermal resistance (DETR) defined based on the entransy dissipation rate (EDR) are taken as performance evaluation indexes. According to constructal theory, the variations of the two indexes with the geometric parameters of the fin are analyzed by using a finite-volume computational fluid dynamics code, the effects of the fin-material fraction on the two indexes are analyzed. It is found that the two indexes decrease monotonically as the ratio between the front height and the back height of the fin increases subjected to the non-uniform height rectangular fin. When the model is reduced to the uniform height fin, the two indexes increase first and then decrease with increase in the ratio between the height of the fin and the fin space. The fin-material fraction has no effect on the change rule of the two indexes with the ratio between the height of the fin and the fin space. The sensitivity of the DETR to the geometric parameters of the fin is higher than that of the DMTR to the geometric parameters. The results obtained herein can provide some theoretical support for the thermal design of rectangular fins.     

大型软包锂离子电池的热物性实验研究

针对大型软包锂离子电池热物性参数的测定问题,提出适用于该型电池的热参数表征方法. 基于准稳态导热原理,建立电池的传热理论模型. 开展实验研究电池的比定压热容和导热系数与温度的依变关系,分析热损对测试结果的影响,对测试方法的有效性进行验证. 结果表明,电池比定压热容随着温度的升高而线性增大,导热系数受温度的影响较小. 在900 s内可以测得电池热参数在10~60 °C下的变化状况,实验验证结果显示测算精度高于92.3%,具有测算周期短、准确度高和测试灵活等优势.     

直肋插入件强化高温传热的数值模拟

本文对直肋插入件高温换热管内的层流流动与强化传热进行了数值模拟。获得了恒热流率和变物性条件下的流均分布和温度分布,并考查了流体入口温度、热流率和插入件几何形状对插件管内充分发展的层流流动和传热的影响。     

电动汽车永磁同步电机控制器水冷散热器的优化设计

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是电机控制器中主要的发热源。为使IGBT模块工作在安全温度范围内,基于正交实验设计某电动汽车用45 kW永磁同步电机控制器水冷散热器。首先,在估算IGBT模块热损耗基础上,初步确定散热器结构,并通过热仿真确定影响散热器性能的主要因素;然后,采用正交实验法对冷却液流速、肋片高度、肋片厚度、肋片间距、扰流柱类型及散热器基板厚度等因素进行优化,获得散热器的最佳控制和结构参数。仿真结果表明,设计的散热器能够满足IGBT模块的散热需求。     

水泥土冻结温度及热物理参数试验研究

通过室内试验对冻结水泥土热物理参数进行了系列试验研究。结果表明:冻结水泥土随水泥掺入比的增加,冻结温度呈线性关系降低,且相同水泥掺入比情况下,粘土冻结温度比砂土的要低。两种水泥土在常温下导热系数和容积热容量随水泥掺入比的增大而减小,导温系数随水泥掺入比的增大而增大;在-10℃条件下导热系数、容积热容量和导温系数随水泥掺入比的增大而减小,但变化不明显。可为类似工程冻结设计提供冻结计算参数。